Dissertação
Sistema de visão computacional aplicado em análises de jogos de tênis
Autor
Rocha, Nayara Maria Sperandio
Institución
Resumen
The field of artificial intelligence has played a very important role in current
technological development, making machines have a perception of the world similar to
humans and are able to perform many difficult tasks with good precision. In this sense,
a significant part of artificial intelligence deals with systems that perform actions that
require a computer vision system, which acts as a sensor providing high-level information
about a given environment. A research area within the field of computational vision
studies how to reconstruct and understand a 3D scene from the properties present in 2D
images. The results of this line of research become very valuable due to the fact that
some moves can be very difficult to be analyzed just by physically watching a game. Thus,
computer vision tools are being increasingly used in sports applications, where technical
decisions in a given move can be decisive for the match. A sport that has been highly
explored in terms of research development is tennis due to its growing dissemination and
financial relevance, being responsible for annual turnover of R$1.8 billion in Brazil alone.
Thus, this master’s dissertation work aims to develop a system based on computer vision
for analyzing tennis games. The implemented system captures videos during the tennis
game through cameras installed on the court and processes the images obtained, applying
machine learning methods and morphological operations, in order to locate the position
of the ball, the lines of the court and the location of the players after processing. In
addition, the algorithm determines the moment the ball bounces during the game and
analyzes whether it occurred in or out of the field. From the results obtained, the system
demonstrated robustness and reliability. These data are made available to players and
judges both on the court during the game and through an Android application, also
developed in this work. The application aims to allow all data resulting from processing to
be accessed from mobile devices, providing the results quickly and accessible to the user. O campo de inteligência artificial tem desempenhado um papel muito importante
no desenvolvimento tecnológico atual, fazendo com que as máquinas tenham uma percepção de mundo de forma semelhante à dos humanos e sejam capazes de realizar diversas
tarefas difíceis com boa precisão. Neste sentido, uma parte significativa da inteligência
artificial lida com sistemas que realizam ações que necessitam de um sistema de visão
computacional, que age como um sensor fornecendo informações de alto nível sobre um
determinado ambiente. Uma área de pesquisa dentro do campo de visão computacional
estuda como reconstruir e compreender uma cena 3D a partir das propriedades presentes
em imagens 2D. Os resultados dessa linha de pesquisa se tornam muito valiosos devido ao
fato de que alguns lances podem ser muito difíceis de serem analisados somente assistindo
fisicamente a uma partida. Assim, ferramentas de visão computacional estão sendo cada
vez mais utilizadas em aplicações esportivas, onde as decisões técnicas em um determinado
lance podem ser decisivas para a partida. Um esporte que vem sendo altamente explorado
em termos de desenvolvimento de pesquisas é o tênis pela sua crescente disseminação e
relevância financeira, sendo responsável por movimentar anualmente R$1,8 bilhão só no
Brasil. Dessa forma, este trabalho de dissertação de mestrado objetiva o desenvolvimento
de um sistema baseado em visão computacional para análise de jogos de tênis. O sistema
implementado captura vídeos durante o jogo de tênis por meio de câmeras instaladas na
quadra e processa as imagens obtidas, aplicando métodos de aprendizado de máquina
e operações morfológicas, a fim de localizar a posição da bola, as linhas da quadra e a
localização dos jogadores após o processamento. Além disso, o algoritmo determina o
momento do quique da bola durante o jogo e analisa se este ocorreu dentro ou fora do
campo. A partir dos resultados obtidos, o sistema demonstrou robustez e confiabilidade.
Esses dados são disponibilizados aos jogadores e juízes tanto na quadra durante a realização
do jogo quanto por meio de um aplicativo Android, também desenvolvido neste trabalho.
O aplicativo tem por objetivo permitir que todos os dados resultantes do processamento
sejam acessado a partir de dispositivos móveis, fornecendo os resultados de forma rápida e
acessível ao usuário. FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais